TC000003WDM原理ISSUE1.1

1、光网络产品课程开发室光网络产品课程开发室1TC000003 WDMTC000003 WDM原理原理华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开2引入引入 WDM技术是一种比较先进的光纤通信新技术，并且相对成熟，已经进入到商用阶段，通过本课程的学习，使我们对于WDM的原理有一个基本的了解和认识。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开3l了解并掌握WDM的一些基本概念及WDM的原理、传输方式以及组成；l了解WDM的传输媒质；l掌握DWDM的技术原理和关键技术实现方法；l了解WDM光传输系统的技术规范。学习

2、目标学习目标学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开4第一章第一章 波分复用技术概述波分复用技术概述第二章第二章 WDM 传输媒质传输媒质第三章第三章 DWDM关键技术关键技术第四章第四章 WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范课程内容课程内容华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开5l（1）光纤通信基础l（2）密集波分复用技术导论l（3）DWDM传输系统原理与测试l（4）高速光纤通信ITU-T规范与系统设计l（5）TA052401 光监控

3、信道及其在DWDM系统中的应用 ISSUE1.0l（6）TC000001 光纤与光器件 ISSUE1.0l（7）TC000002 光放大器 ISSUE1.0参考资料参考资料华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开6光传送网络的快速发展，数据业务光传送网络的快速发展，数据业务爆炸式增长，传统的爆炸式增长，传统的PDH、SDH带带宽 已 经 无 法 应 对 。 目 前 商 用 的宽 已 经 无 法 应 对 。 目 前 商 用 的DWDM系统容量已达系统容量已达320 Gb/s、1.6Tb/s。实验室还正在进行更大。实验室还正在进行更大容 量容 量 D

4、 W D M 的 试 验的 试 验 。全光网络、网络融合、全光网络、网络融合、MSTP：光交叉连接与波长路由器已经问世。光交叉连接与波长路由器已经问世。数据与光的结合，未来的网络可能数据与光的结合，未来的网络可能将是把将是把IP/ATM交换机直接接至光传交换机直接接至光传送网上；向光组网的转变是宽带革送网上；向光组网的转变是宽带革命的核心命的核心 。运营商经营理念的转变、投资更运营商经营理念的转变、投资更加理性化加理性化 。WDM技术发展背景技术发展背景华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开7采用采用SDM，铺设多芯新光缆，铺设多芯新光缆(需考

5、虑时间与成本需考虑时间与成本)使用更高比特率使用更高比特率TDM。STM-1-STM-64波分复用（波分复用（WDM）技术已经）技术已经成熟，成为很好的扩容成熟，成为很好的扩容 方式方式怎样增加传输容量怎样增加传输容量华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开8高速路加油站巡逻车什么是波分复用？什么是波分复用？华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开9把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用。统称为波分复用。121 2 nWDM概念

6、概念华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开10Rx1RxnRx2Tx1Tx2TxnMUXOLADEMUXOSCOSCOSCWDM系统结构图系统结构图华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开113210Gb/s322.5Gb/s162.5Gb/s42.5Gb/s16010Gb/s华为公司华为公司DWDM产品的演变产品的演变华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开12单向波分复用系统采用两根光纤，一根光纤只完成一个方向光信单向波分复用系统采用两根光纤，一

7、根光纤只完成一个方向光信号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。号的传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。 单向单向WDM华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开13双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。光信号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。双向双向WDM光波长复分用器光波长复分用器功率/前置放大功率/前置放大光光线线路路放放大大东向1-N西向1-N红带EDFA1547.5 1560.5nm蓝带ED

8、FA1527.5 1542.5nmWDM耦合器WDM耦合器OSC 1510 nmOSC 1625nm华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开14l开放式开放式WDM 开放式DWDM系统的特点是对复用终端光接口没有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T 建议的光接口标准。 l集成式集成式WDM 集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求复用终端的光信号的波长符合DWDM系统的规范，不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建议的波长，这样他们在接入合波器时就能占据不同的通道，从而完成合波。WDM应用形式应用形式华为机密，未经许可不得扩散华为机

9、密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开15N路波长复用的路波长复用的WDM系统的总体结构主要有：系统的总体结构主要有：l光波长转换单元（OTU）；l波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）；l光放大器（BA/LA/PA）；l光监控信道/通路（OSC）；WDM系统组成系统组成华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开16超大容量。超大容量。对数据的对数据的“透明透明”传输。传输。系统升级时能最大限度地保护已有的投资。系统升级时能最大限度地保护已有的投资。lDWDM的优点的优点高度的组网灵活性、经济性以及可靠性。高度的组网灵活性、经

10、济性以及可靠性。可兼容全光网交换。可兼容全光网交换。WDM的优势的优势华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开17lCWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分复用CWDM与与DWDM的区别的区别：lCWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个左右波长的光信号。lCWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。 l稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到1620nm波段，间隔为20nm，可复用16个信道，其中1400nm波段由于损

11、耗较大，一般不用。 CWDM简介简介华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开181.传输媒质相同传输媒质相同2.SDH：电域的同步复用；：电域的同步复用；DWDM：光域上的复用：光域上的复用3.交叉连接、分插复用从电域向光域发展交叉连接、分插复用从电域向光域发展(全光网全光网)4.DWDM应用：长途干线，本地网应用：长途干线，本地网(PDHSDH DWDM)5.承载的业务类别的比较承载的业务类别的比较DWDM与与SDH的比较的比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开19l什么是WDM、DWDM以

12、及CWDM？l简述WDM设备的两种传输方式？l什么是开放式与集成式系统？l简述WDM系统的组成？问题问题华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开20l这一章我们主要学习了：l波分复用技术的基本概念、原理；lWDM如何发展而来；lWDM的工作方式以及组成形式以及WDM的特点。小结小结华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开21课程内容课程内容第一章第一章 波分复用技术概述波分复用技术概述第二章第二章 WDM 传输媒质传输媒质第三章第三章 DWDM关键技术关键技术第四章第四章 WDM光传输系统的技术规范

13、光传输系统的技术规范华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开22光纤的结构光纤的结构护套包层纤芯n2n1l光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐磨的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开23光纤的损耗光纤的损耗l光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 l衰减系数华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开24光纤中的色散光纤中的色散l光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散 l由

14、于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开25传输媒质分类传输媒质分类色散系数色散系数(ps/nmkm)正色散系数正色散系数G.655光纤光纤波长波长(nm)负色散负色散系数系数G.655光纤光1550nm波长区具有最小色散和衰减，波长区具有最小色散和衰减，适合适合DWDM系统、高速信号传输系统、高速信号传输2.应用：应用：TrueWave真波光纤真波光纤(正色散区正色散区的的SPM效应有利于传输效应有利于传

15、输)；LEAF-大有效大有效面积光纤（克服非线性效应）面积光纤（克服非线性效应）G.652光纤光纤:大量铺设，大量铺设，传高速信号需色散补偿传高速信号需色散补偿G.653光纤光纤:1550nm波长区波长区混频严重，不适合混频严重，不适合DWDM华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开26课程内容课程内容第一章第一章 波分复用技术概述波分复用技术概述第二章第二章 WDM 传输媒质传输媒质第三章第三章 DWDM关键技术关键技术第四章第四章 WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部

16、公开文档密级：内部公开27DWDM系统的关键技术系统的关键技术光放大器光放大器光监控技术光监控技术光源光源光监控光监控合波分波合波分波华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开281)良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光谱良好的光谱特性（超低啁啾声、适宜的光谱宽度）。宽度）。2）输出具有较高的光信噪比。）输出具有较高的光信噪比。DWDM的光源要求的光源要求华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开293、马赫、马赫-策恩德尔调制光源策恩德尔调制光源(M-Z)1、直接调制光源、直接调制光源2、电吸收调制光

17、源、电吸收调制光源(EA)光源光源华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开30优点：技术简单、成本较低优点：技术简单、成本较低缺点：激光器有较大的频率啁啾；适用于短距离传输缺点：激光器有较大的频率啁啾；适用于短距离传输直接调制光源直接调制光源华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开31优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长缺点：技术较复杂缺点：技术较复杂电吸收调制光源（电吸收调制光源（EA）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密

18、级：内部公开32优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长缺点：成本高，技术难度大，不便于集成缺点：成本高，技术难度大，不便于集成马赫马赫-策恩德尔调制光源（策恩德尔调制光源（M-Z）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开33直调光源电吸收调制光源马赫-策恩德尔调制光源最大色散ps/nm12002400720012800大于12800成本适中贵昂贵波长稳定性较好好很好光源比较光源比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开34半导体光放大器半导体光放大器(SOA)拉曼放大

19、器拉曼放大器(Raman)掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA)放大器放大器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开35EDFASOARaman技术成熟度很成熟、大量应用不很成熟比较成熟增 益高 一 般低带 宽较 宽宽很宽入纤功率藕合效率高低高成 本适 中高很 高三种放大器的特点比较三种放大器的特点比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开36 暂稳态 光子吸收 受激衰变 铒离子 基态 980nm 光子 1550nm 光子 隔离器 隔离器 泵浦源 掺铒光纤 耦合器 信号光入 信号光出 a 原理性

20、结构 b 光放大原理 EDFA组成及原理组成及原理华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开371. 非线性：提高了光功率，但达到一定程度非线性：提高了光功率，但达到一定程度会产生非线性效应会产生非线性效应(限制了限制了EDFA的放大性的放大性能和长距离无中继传输能和长距离无中继传输)。2. 光浪涌光浪涌 3. 解决了衰减问题，但色散受限。解决了衰减问题，但色散受限。EDFA应用的问题应用的问题华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开38前置放大器PA功率放大器BA线路放大器LA增 益适中适中大噪声系

21、数低适中适中应用场合接收机前发送机后光中继站EDFA性能参数性能参数华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开39放大器增益不平坦的级联放大放大器增益不平坦的级联放大放大器增益平坦的级联放大放大器增益平坦的级联放大增益平坦度增益平坦度华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开40掉波1dB上波1dB0.5dB0.5dB 无增益锁定 有增益锁定增益锁定增益锁定华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开41拉曼光纤放大器的原理拉曼光纤放大器的原理l受激拉曼散射效

22、应泵浦泵浦增益增益30nm70100nm 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开42拉曼光纤放大器的特点拉曼光纤放大器的特点l其增益波长由泵浦光波长决定；l其增益介质为传输光纤本身 ；l噪声指数低。PUMP1PUMP370100nm30nmGAINPUMP2EDFASpan 1Raman Pump发送接收EDFASpan kRaman Pump华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开43nnnn分波器合波器nn分波器合波器合波器与分波器合波器与分波器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得

23、扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开44这类光栅在制造上要求较精密，不适合于大批量生产，因这类光栅在制造上要求较精密，不适合于大批量生产，因此往往在实验室的科学研究中应用较多。此往往在实验室的科学研究中应用较多。光栅型波分复用器光栅型波分复用器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开4514滤波器滤波器滤波器滤波器自聚焦棒透镜自聚焦棒透镜玻璃玻璃设计上可以实现结构稳定的小型化器件，信号通带平坦，且与极设计上可以实现结构稳定的小型化器件，信号通带平坦，且与极化无关，插入损耗小，通路间隔度好。化无关，插入损耗小，通路间隔度好。但通路数不会很多。但

24、通路数不会很多。介质薄膜型复用器介质薄膜型复用器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开46优点：波长间隔小、信道数多、通带平坦等优点，非常适合超优点：波长间隔小、信道数多、通带平坦等优点，非常适合超高速、大容量的高速、大容量的DWDM系统。代表了波分复用器件的发展方向。系统。代表了波分复用器件的发展方向。波导阵列波导阵列AWG阵列波导阵列波导平面耦合波导平面耦合波导输入波导输入波导输出波导输出波导阵列波导阵列波导平面耦合波导平面耦合波导输入波导输入波导输出波导输出波导华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级

25、：内部公开47监控技术监控技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开48传输有关传输有关DWDM系统管理和监控信息系统管理和监控信息1.工作波长优选工作波长优选1510nm2.速率优选速率优选2Mb/s，保证不经放大也超长传输，保证不经放大也超长传输3.接入和解出接入和解出不应限制不应限制OA上的泵浦光波；不应限制未来上的泵浦光波；不应限制未来1310nm波长的波长的业务；业务；OA失效时仍有效；可超长传输；具有分段失效时仍有效；可超长传输；具有分段 双向传双向传输功能。输功能。监控技术监控技术华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩

26、散文档密级：内部公开文档密级：内部公开490时隙时隙:帧定位字节帧定位字节1时隙时隙: E1字节（中继段公务字节（中继段公务) 2时隙时隙:F1字节字节3-14时隙时隙: D1D12 (数据通信通道数据通信通道)15时隙时隙:E2字节字节(复用段公务复用段公务)16-31时隙时隙:保留字节保留字节01311415 1623典型典型OSC信息的帧结构信息的帧结构华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开50OMOD2BAPAODOM 2OSC 信息入信息入OSC 信息出信息出设备中的监控信道设备中的监控信道华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可

27、不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开51问题问题l什么是电吸收激光调制方式和M-Z调制方式？l波分复用器有哪几种类型，各有什么特点？l光放大器有哪几种？简述EDFA的增益平坦控制和增益锁定？lDWDM的光监控信道的波长和监控速率是多少？华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开52小结小结这一章我们主要学习了：l光源l光放大器l波分复用器l光监控信道华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开53课程内容课程内容第一章第一章 波分复用技术概述波分复用技术概述第二章第二章 WDM 传输媒质传输媒质第三章第三章 DWDM关键技术关键技术第四章第四章 WDM光传输系统的技术规范光传输系统的技术规范华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开54YDN 120-1999 光波分复用系统总体技术要求光波分复用系统总体技术要求暂行规定暂行规定YD/T1060-2000 322.5Gbit/s光波分复用